Четверг, 14.12.2017, 20:15Главная | Регистрация | Вход

Вход

  Поиск

Новости биологии

Наш опрос

Каких материалов вы бы хотели больше увидеть на сайте?
Всего ответов: 822

  Статистика


Онлайн всего: 22
Гостей: 21
Пользователей: 1
ludmila8410

Статьи, выступления
Главная » Статьи » Статьи по химии

Электронные оболочки атомов
Главное квантовое число
Если рассматривать элементы последовательно по увеличению заряда ядра, то становится очевидным, что заполнение электронами соответствующего слоя идет до определенного числа электронов, после чего начинается заполнение следующего электронного слоя, или энергетического уровня. Энергетические уровни нумеруются, начиная от ядра: 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.
Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом.
Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, расположенные наиболее близко к ядру. По сравнению с электронами первого уровня электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.
Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле:
N = 2n2
где N — максимальное число электронов; n — номер уровня, или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне, может находиться не более двух электронов;
на втором — не более 8;
на третьем — не более 18;
на четвертом — не более 32.
А как, в свою очередь, устроены энергетические уровни (электронные слои)?

Строение электронных уровней

Начиная со второго энергетического уровня (n = 2), каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром.
Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй — два; третий — три; четвертый — четыре подуровня. Подуровни, в свою очередь, образованы орбиталями. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей, которые обозначают латинскими буквами s, p, d и f. Графическое изображение электронных орбиталей элементов первого и второго периодов представлено на модели 1:
Каждому значению n соответствует число орбиталей, равное n2. По данным, представленным в таблице 1, можно проследить связь главного квантового числа n с числом подуровней, типом и числом орбиталей и максимальным числом электронов на подуровне и уровне.
 
Энергетический уровень (n) Число подуровней, равное n Тип орбитали Число орбиталей Максимальное число электронов
в подуровне в уровне, равное n2 на подуровнена уровне, равное 2n2
K (n = 1) 1 1s 1 1 2 2
L (n = 2) 2 2s 1 4 2 8
2p 3 6
M (n = 3) 3 3s 1 9 2 18
3p 3 6
3d 5 10
N (n = 4) 4 4s 1 16 2 32
4p 3 6
4d 5 10
4f 7 14
Таблица 1. Главное квантовое число, типы и число орбиталей, максимальное число электронов на подуровнях и уровнях

Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и орбитали, из которых они состоят: s, p, d, f.
  • s-подуровень — первый, подуровень каждого энергетического уровня, состоит из одной s-орбитали;
  • p-подуровень — второй подуровень каждого, кроме первого, энергетического уровня, состоит из трех p-орбиталей;
  • d-подуровень — третий подуровень каждого, начиная с третьего, энергетического уровня, состоит из пяти d-орбиталей;
  • f-подуровень каждого, начиная с четвертого, энергетического уровня, состоит из семи f-орбиталей.
На рисунке 1 представлена схема, отражающая число, форму и положение в пространстве электронных орбиталей первых четырех электронных слоев отдельного атома.

Рис. 1. Форма и размер электронных орбиталей атомов элементов

Порядок заполнения электронных уровней в атомах легких элементов

Рассмотрим характер заполнения электронных уровней в атомах элементов с порядковым номером от Z = 3 до 20.
Как было сказано ранее, первый от ядра уровень может содержать не более двух электронов, два последующих уровня — не более восьми.
 
Заполняются Li Be B C N O F Ne
2-ой уровень 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
  Na Mg Al Si P S Cl Ar
3-ий уровень 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 2.8.8
  K Са            
4-ый уровень 2.8.8.1 2.8.8.2            
Таблица 1. Заполнение электронных уровней атомов химических элементов

Элементы, имеющие на внешнем уровне одинаковое число электронов, называются электронными аналогами.
Следовательно, сходство элементов, входящих в одну группу электронных аналогов, определяется одинаковым числом «валентных» электронов, то есть электронов, расположенных на внешнем электронном уровне. Однако, между этими элементами должны существовать и определенные различия, обусловленные разным числом электронных уровней. Таким образом, число электронов на внешнем уровне и число электронных уровней являются важнейшими характеристиками атомов, определяющими физические и химические свойства тех веществ, в состав которых они входят.
Каждое число в Периодической системе характеризует какую-либо особенность в строении атомов:
Порядковый (атомный) номер химического элемента указывает на заряд его атомного ядра, то есть на число протонов, содержащихся в нем, а так как атом электронейтрален, то и на число электронов, находящихся вокруг атомного ядра.
Номер периода соответствует числу энергетических уровней (электронных слоев) в атомах элементов данного периода, заселенных электронами.
Номер группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп и максимальному числу валентных электронов побочных подгрупп.


Рис. 1. Таблица Менделеева

В свете строения атома можно объяснить причины изменения свойств химических элементов и образованных ими веществ. В периоде с увеличением зарядов атомных ядер элементов (слева направо) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются в силу того, что:
  1. Возрастает число электронов на внешнем уровне атома.
  2. Число энергетических уровней в атомах в пределах периода остается постоянным.
  3. Уменьшается радиус атомов.
В группах (главная подгруппа) с увеличением зарядов ядер элементов (сверху вниз) металлические свойства усиливаются, неметаллические ослабевают. Это объясняется тем, что:
  1. Число электронов на внешнем уровне атомов остается неизменным.
  2. Увеличивается число энергетических уровней в атомах.
  3. Увеличивается радиус атомов.
В больших периодах такие изменения происходят медленнее, так как, начиная с третьего элемента, у атомов достраивается не последний, а предпоследний энергетический уровень с 8 до 18 электронов (у элементов побочных подгрупп), а лишь затем заполняется последний уровень с 2 до 8 электронов (у элементов главных подгрупп).
Категория: Статьи по химии | Добавил: konechnoya (23.07.2017)
Просмотров: 47 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar
Лотоцкая Елена © 2017 | Используются технологии uCoz
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет Наш сайт в каталоге manyweb.ru Союз образовательных сайтов Каталог сайтов Всего.RU GlavBoard.ru Top 100: Учеба, образование и науки Rambler's Top100 "YandeG" - рейтинг сайтов 3500 разработок для учителя Metodichka.org Банк Интернет-портфолио учителей